Ingineria Tisulară și Scaffolduri

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Care dintre următoarele aplicații ale scaffoldurilor nu este menționată în text?

Reducerea proceselor inflamatorii asociate cu osteoartrita.

Substituția segmentelor periosteale în cadrul ACI.

Repararea defectelor osoase în urma fracturilor. (correct)

Dezvoltarea sistemelor de eliberare controlată pentru regenerarea tisulară.

Ce caracteristică a scaffoldurilor este crucială pentru substituția segmentelor periosteale conform textului?

Porozitate redusă pentru a preveni migrarea celulară.

Rigiditatea mare pentru a oferi suport structural.

Porozitate înaltă pentru a menține celulele diferențiate și a favoriza migrația celulară. (correct)

Permeabilitate densă pentru a respinge celulele diferențiate.

Care dintre următoarele caracteristici NU este dezirabilă pentru gelurile injectabile utilizate în tratamentul cardiovascular?

Citotoxicitate (correct)

Proprietăți mecanice adecvate

Capacitatea de a induce angiogeneza

Biodegradabilitate

Ce rol specific are chitosanul ca biomaterial gelifiant injectabil?

Purifică speciile reactive de oxigen și recrutează citokine. Signup and view all the answers

În dezvoltarea sistemelor de eliberare controlată pentru OA, care dintre următoarele aspecte trebuie avute în vedere, conform textului?

Natura și tipul defectului, corelate cu condițiile articulare ale gazdei. Signup and view all the answers

Cum se auto-asamblează pudra de keratina liofilizată pentru a forma un gel?

Prin adăugarea de apă Signup and view all the answers

Care dintre următorii polimeri nu este menționat ca biomaterial pentru scaffolduri în text?

Polistiren. Signup and view all the answers

Ce rol au bioreactoarele în ingineria tisulară, conform textului?

Controlul și reproductibilitatea parametrilor fizico-chimici. Signup and view all the answers

Care este o proprietate esențială a gelurilor injectabile în contextul vindecării țesuturilor?

Capacitatea de a menține celulele într-un mediu 3D protector. Signup and view all the answers

Ce efect are implantarea gelului de keratina în inimile ischemice de șobolan?

Promovează angiogeneza și infiltrarea celulară. Signup and view all the answers

Care este primul pas în generarea ex vivo a unei grefe de cartilaj, conform textului?

Insămânțarea celulelor condrogenice pe un scaffold poros. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele materiale este un polizaharid anionic care gelifică în prezența ionilor de calciu?

Alginatul Signup and view all the answers

De ce tehnica simplă de pipetare a suspensiei celulare poate prezenta lipsuri?

Este dependentă de manipulator și prezintă lipsuri în reproductibilitate. Signup and view all the answers

Ce avantaj prezintă utilizarea bioreactoarelor cu perfuzie față de cele cu vas agitator, conform textului?

Obțin structuri celulare uniforme cu proprietăți superioare. Signup and view all the answers

De ce este importantă proprietatea de a transmite stimuli mecanici pentru gelurile injectabile?

Pentru a permite contractarea normală și funcționarea țesutului. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele NU este o caracteristică a biomaterialelor gelifiante in situ naturale menționate?

Polietilenglicolul Signup and view all the answers

Ce rol au scaffoldurile în ingineria tisulară osoasă?

Sunt utilizate ca substitut osos pentru a restaura structura și funcțiile. Signup and view all the answers

Care este mecanismul de acțiune al proteinelor morfogenice osoase (BMP)?

Leagă receptorii de pe celulele stem mezenchimale, generând un semnal pentru diferențierea celulelor. Signup and view all the answers

Care este un dezavantaj major al utilizării proteinelor morfogenice osoase recombinante (BMP)?

Costurile ridicate și potențialul de riscuri asociate. Signup and view all the answers

Ce presupune terapia celulară (TC) în contextul ingineriei tisulare osoase?

Inlocuirea celulelor distruse cu alte celule, pentru a restaura funcțiile și structura țesutului. Signup and view all the answers

Care este rolul celulelor stem mezenchimale (CSM) în ingineria tisulară osoasă?

Sursă celulară pentru repararea oaselor și a cartilajelor. Signup and view all the answers

Ce avantaje aduce utilizarea de doze mari de BMP-2 în tratamentul fracturilor?

Reducerea cu 44% a riscului de pseudartroză și vindecare rapidă. Signup and view all the answers

Care este scopul principal al decelularizării în ingineria tisulară?

Îndepărtarea completă a celulelor, menținând matricea extracelulară. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele celule sunt implicate în remodelarea osoasă?

Osteoblastele, osteoclastele și osteocitele. Signup and view all the answers

Ce este ingineria tisulară (IT) osoasă, comparativ cu terapia celulară?

IT este mai complexă, incluzând molecule bioactive, celule și matrici 3D. Signup and view all the answers

Ce caracteristici trebuie să aibă bioreactoarele pentru producția de țesut cartilaginos la scară industrială?

Să asigure reproducibilitatea, eficiența clinică și costuri acceptabile. Signup and view all the answers

Care este rezultatul procesului de decelularizare?

Un scaffold natural, lipsit de celule. Signup and view all the answers

Ce rol are matricea extracelulară (MEC) după procesul de decelularizare?

Servește ca suport pentru dezvoltarea unui nou țesut. Signup and view all the answers

Ce se urmărește prin minimalizarea efectelor adverse asupra MEC în timpul decelularizării?

Menținerea compoziției, activității biologice și integrității mecanice a acesteia. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele NU este o cerință pentru producția de grefe tisulare în bioreactoare?

Costuri ridicate. Signup and view all the answers

Ce se înțelege prin 'scaffold natural' în contextul decelularizării?

Un țesut cu o structură de colagen, lipsit de celule. Signup and view all the answers

În ingineria tisulară, de ce este importantă utilizarea bioreactoarelor?

Pentru a automatiza și standardiza producția de grefe tisulare. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele materiale sunt utilizate în mod obișnuit ca suporturi (scaffold) în ingineria țesutului cardiac?

Colagen, gelatină și fibrină Signup and view all the answers

Ce caracteristică este esențială pentru hidrogelurile termosensibile utilizate în ingineria țesutului cardiac?

Tranziția sol-gel dependentă de temperatură Signup and view all the answers

Care dintre următoarele reprezintă un avantaj principal al patch-urilor în ingineria țesutului cardiac?

Eliberarea de proteine care stimulează repararea țesutului Signup and view all the answers

Ce rol au scaffoldurile (schelele) 3D poroase în ingineria țesutului cardiac?

Asigură ghidarea coloniilor de cardiomiocite Signup and view all the answers

Care dintre următoarele nu este un tip principal de stimul care controlează dezvoltarea și soarta celulelor în ingineria țesutului cardiac?

Stimuli termici, influența temperaturii Signup and view all the answers

Ce se întâmplă cu un hidrogel injectabil pe bază de N-izopropilacrilamidă când este implantat în țesutul cardiac, conform informațiilor din text?

Conservă contractilitatea și permite formarea unui strat muscular contractil Signup and view all the answers

Ce reprezintă cardiomioplastia?

O tehnică de inginerie tisulară cardiacă Signup and view all the answers

Care dintre următoarele este o caracteristică cheie a scaffoldurilor (schelelor) utilizate în ingineria țesutului cardiac?

Structura anizotropă și proprietățile mecanice similare cu țesutul cardiac Signup and view all the answers

Care material este considerat a oferi cele mai bune rezultate ca electrod în stimularea electrică a țesutului cardiac?

Carbonul Signup and view all the answers

Care este o consecință a utilizării scaffoldurilor polimerice în ingineria țesutului cardiac, dacă nu sunt modificate?

Limitarea comunicării electrice și restricția contracțiilor sincrone. Signup and view all the answers

Cum influențează stresul mecanic dezvoltarea țesutului cardiac pe scaffolduri?

Îmbunătățește funcțiile contractile și alinierea celulară. Signup and view all the answers

Care este scopul principal al dispozitivelor de 'îmbrăcare' a inimii?

Evitarea extinderii efectelor adverse ale remodelării post-infarct miocardic. Signup and view all the answers

Ce rol are stratul de politetrafluoretilenă (PTFE) într-un bistrat membranar folosit pentru 'îmbrăcarea' inimii?

Previne adeziunea elementelor din vecinătate. Signup and view all the answers

Ce rezultat este obținut datorită solicitărilor mecanice de întindere ale scaffoldului?

Favorizarea transferului de nutrienți și oxigen. Signup and view all the answers

Cum contribuie incorporarea nanofirelor electroconductive în scaffolduri?

Îmbunătățește comunicarea electrică a cardiomiocitelor. Signup and view all the answers

Care dintre următoarele este un exemplu de material folosit pentru dispozitivele de „îmbrăcare” a inimii care nu este biodegradabil?

Marlex Signup and view all the answers

Study Notes

Inginerie Tisulară - Tesut Osos

Osul este un țesut specializat, adaptat la solicitările mecanice prin modelare și remodelare.
Are trei funcții fundamentale: suport structural, echilibru mineral și hematopoieză.
Matricea organică constituie 35-95%, formată din colagen tip I, PG și proteine non-colagenice.
Matricea anorganică reprezintă 65%, fiind depozite de săruri, în principal Ca și fosfați sub formă de hidroxiapatită.
Celulele implicate sunt: osteoblaste, osteocite și osteoclaste.

IT a materialului osos

Cele mai comune cauze ale distrugerii osoase sunt traumatisme, infecții și boli degenerative (osteomielite, osteoporoză).
Metode de reconstrucție osoasă includ decorticarea, excizia, fixarea, grefarea osului spongios, metoda Ilizarov și ingineria tisulară.
Grefarea osoasă, existentă din 1800, înlocuiește lipsa de material osos cu autogrefe sau alogrefe.
Matricea biocompatibilă și biodegradabilă este introdusă într-un defect osos pentru a induce vindecarea oaselor.

IT a Materialului Osos - Bioceramicile

Scaffoldurile bioceramice sunt din hidroxiapatită (HA), fosfat de calciu β-triciclic (β-TCP), sulfat de calciu și fosfat de calciu octaciclic.
Fiecare dintre ele are avantaje și dezavantaje diferite, precum rigiditate, reabsorbție, compatibilitate cu osul nativ etc.
Materialele avansate nanomateriale încadrate în categoria bioceramicelor sunt variabile și personalizabile.
Caracteristicile acestor tipuri de materiale sunt compatibilitatea, viteza de osteogeneza și de resorbție.

IT a Materialului Osos - Biopolimerii

Materiale biocompatibile și biodegradabile, cum ar fi chitosanul, colagenul și fibrina cu prelucrabilitate precară.
Polimeri sintetici: excelent procesabili și biodegradabili cu rată modulabilă de degradare, cu proprietăți mecanice reproductibile.
Ar trebui evitate reacții inflamatorii persistente, fără compatibilitate cu țesuturile gazdă.

IT a Materialului Osos - Polimeri sintetici/biopolimeri

Fabricate într-o gamă largă de forme, cum ar fi hidrogeluri, filme, fibre, bureți și microparticule.
Prezența modulului lui Young de 1,8-4 GPa, comparabil cu cea pentru os (17 GPa longitudinal și 10 GPa transversal).
Amestecurile polimer-biopolimer necesită modificări semnificative din punct de vedere chimic, prin utilizarea unor compuși care pot induce citotoxicitate.

IT a Materialului Osos - Materiale Compozite (Polimeri și Ceramică sau Biosticle)

Polimeri și ceramică prezintă biodegradare in vivo, fiind candidați ideali pentru scaffold-uri care se degradează treptat.
Polimeri-nanotuburi de carbon sunt buni pentru monitorizarea celulelor, conductivitatea electrică, furnizarea de factori de creștere și medicamente și consolidarea mecanică a scaffoldingurilor.

IT a Materialului Osos - Citotoxicitatea CNT

Catalizatorul metalic folosit la fabricarea nanotuburilor de carbon (CNT) poate fi problematic din punct de vedere biocompatibilității și poate perturba membrana celulară, ducând la moartea celulelor.

IT a Materialului Osos - Compozite biopolimer-grafenă

Caracteristică bună este conductivitatea electrică și termică, proprietățile mecanice excelente și capacitatea de întărire superioară față de nanotuburile de carbon.

IT a Materialului Osos - Grefarea Osoasă

Grefarea osoasă, stabilă din 1668/1800, este o metodă standard prin care se înlocuiește lipsa de material osos prin autogrefe sau alogrefe.
Avantaje: osteoconductivitate (arhitectură/suport ideal), osteoinductie (factori de creștere/biomolecule) și osteogeneză (celule, vase de sânge).
Dezavantaje: surse reduse, morbiditate a zonei de prelevare și riscul de transmitere a bolilor (HIV 1:1500000, hepatită C 1:60000), posibil răspuns imun.

IT a Materialului Osos - Alogrefa osoasă

Alogrefa osoasă este osteoconductivă și osteoinductivă, cu timp de conservare la temperatura camerei până la 5 ani.
Stare naturală: activitate antigenică ridicată, timp limitat pentru testarea imunogenității.
Stare congelată: mai puțin antigenic, proprietăți biomecanice conservate, eficient ca grefă structurală.
Deshidratată: mai puțin antigenic, proprietăți biomecanice degradate, cu timp mare de conservare.

IT a Materialului Osos - Grefa Osoasă - Matricea Osoasă Demineralizată (MOD)

MOD- proteina necolagenică, colagen de tip I, schela osteoconductivă, cu creșterea factorilor de creștere (osteoinductivi).
Disponibil în mai multe forme: pulbere liofilizată, granule, gel, chit și benzi. Capacitatea de regenerare osoasă depinde de procesul de fabricație.

IT a Materialului Osos - Hidroxiapatită Coralină/Hidroxiapatită

Aprobate de FDA în 1992, structură asemănătoare cu a osului spongios.
Vindecarea observată la pacienți după 4 luni, cu biodegradare completă în 2 ani.
Blocurile de hidroxiapatită coraline pot rămâne vizibile pe radiografii până la 10 ani.

IT a Materialului Osos - Substituenți de os - ProOsteon

. Disponibil în diverse dimensiuni, inclusiv blocuri și granule.

ProOsteon 500: resorbție foarte lentă.
ProOsteon 500 R-Numai: resorbție rapidă.

IT a Materialului Osos - Xenogrefe (pe bază de colagen)

Aprobate de FDA în 1991.
Xenogrefele sunt benzi poroase din colagen bovin combinate cu hidroxiapatită.
Matricea pe bază de colagen este osteoconductivă.
Rezistența la compresiune este mai mică decât cea a osului spongios; sunt utilizate ca grefe de suprafață.

IT a Materialului Osos - Substituenti pe bază de fosfat de calciu

Pastă injectabilă (rezistență la compresiune mai mare decât osul spongios).
Proprietăți osteoconductive.
Utilizabil în situații cu cerințe mecanice crescute.
95% din fosfatul de calciu este resorbit în 26-86 săptămâni.

IT a Materialului Osos - Substituenti pe bază de sulfat de calciu

Resorbție rapidă (4-12 săptămâni), utilizat pentru extinderea duratei de viață a grefelor osoase.
Proprietăți mecanice slabe.

IT a Materialului Osos - Restaurare structurală şi funcţională

Scaffold-uri pentru substituția osoasă.
Combinarea cu proteine morfogenice osoase (BMP) crește eficacitatea vindecării.
Grefe compozite: matrice osteoconductivă + agenți bioactivi pentru osteoinductie și osteogeneză.

IT a Materialului Osos - Proteine morfogenice osoase recombinante

BMP-2, BMP-7 (OP-1), BMP-9
Se leagă de receptorii din celulele stem mezenchimale, provocând transformarea celulelor în progenitoare specifice.
Restricții: costuri ridicate, sarcina, cancer, imaturitate a oaselor.

IT a Materialului Osos - Terapia celulară (TC)

Transfer de celule într-un țesut pentru repararea țesutului distrus.
Implică molecule bioactive (osteoinductie), celule și substituenți celulari în matrici 3D, suport nutrițional (angiogeneza).

IT a Materialului Osos - Celulele implicate în remodelarea osoasă

Osteoblaste
Osteoclaste
Osteocite

IT a Materialului Osos - Restaurarea structurii şi funcţiilor în cadrul IT osoasă

Izolarea, cultura și reimplantarea celulelor (folosind scaffold-uri și/sauGF).
Cele mai bune celule: celule stem mezenchimale (repararea osoasă și cartilaginoasă).

IT a Materialului Osos - Celulele stem

A) se diferențiază direct în celule specifice;
B) influențează indirect regenerarea tisulară prin secreția de factori solubili (proliferare, diferențiere celulară);
C) modulează procesele inflamatorii.

IT a Materialului Osos - Surse de celule stem

Medulară (mediul de cultură trebuie să fie bogat în fosfați).
Periostală (neovascularizare și eficacitate în vindecare).
Adipoasă (considerată reziduu medical).
Pluripotent-induse: sursă autologă, pot fi diferențiate în osteoblaste sau CSA (prin inducere unui fenotip mezenchimal).

Regenerarea cartilagiilor – Inginerie Tisulara

Cartilajele articulare sunt cartilagii hialine compuse din ECM.
Populație celulară redusă și puține vase de sânge, vase limfatice și nervi.
Condrocitele au activitate metabolică redusă și sunt responsabile de menținerea matricei dezvoltate în perioada embrionară și postnatală.
ECM din 3 clase de molecule: colagen, proteoglicani (PG) și proteine non-colagenice.
Defectele cartilagiilor: boli degenerative (osteoartrită, stresul oxidativ), traumatisme.
Metode de tratament: artroplastie, ingineria tisulară.

IT - Tesutul cartilaginos - Scaffoldurile

Polimeri naturali proteici: fibrina, colagen, gelatină.
Polimeri pe bază de carbohidrați: agaroză, alginat, chitosan.
Polimeri artificiali: Dacron (PET), teflon (PTFE), fibre din C, poliesteruretani, acid polibutiric, HA.
Combinatii ale claselor de mai sus - reticulare, modificări chimice și geometrice, combinații de matrici.

IT - Tesutul cartilaginos - Bioreactoare

Dispozitive pentru controlul și reproductibilitatea parametrilor fizicochimici de cultură.
Imbunătățește calitatea tesutului neoformat și eficientizează procesele de obținere.

IT - Tesutul cartilaginos - Bioreactoare pentru stabilirea si mentinerea culturilor 3D

Primul pas implică insamantarea celulelor condrogenice pe un scaffold poros.
Se utilizează bioreactoare cu vas agitator pentru scaffold-uri subțiri și înalt poroase.
Perfuziile bioreactoare cu medii de cultură prin porii scaffold-ului favorizează transferul de masă.

IT - Tesutul cartilaginos - Bioreactoare pentru determinarea proprietăţilor mecanice

Stimularea mecanică a celulelor prin dispozitive speciale este o strategie importantă în ingineria tisulară.
Aplicarea fortelor mecanice diverse stimulează diferențierea și dezvoltarea celulară.

IT - Tesutul cartilaginos - Bioreactoare pentru sisteme controlate

Bioreactoarele pot servi drept modele controlate pentru studiul interacțiunilor fiziopatologice.

IT - Tesutul cartilaginos - Implantare de condrocite autologe

Implantarea de condrocite autologe (ACI) este o tehnică clinică dominantă.
Implantarea celulelor condrogenice sub un lambou periosteal după debridarea chirurgicală a leziunii.

IT - Tesutul cartilaginos - Obtinerea tesut neocartilaginos

Obtinerea de tesut neocartilaginos implică celule + biomateriale + sisteme de bioreactoare + GF.

IT cardiovasculara

Bolile cardiovasculare (BCV) sunt afecțiuni ale inimii și vaselor de sânge, incluzând boli coronariene, cerebrovasculare și arteriale periferice.
Cauză principală de deces in tarile dezvoltate;
Inima: organ complex, pompează ~7000 litri de sânge pe zi.
Cardiomiocite: celule contractile, formează fibre musculare.
Celule musculare netede, celule fibroblaste, nervi și vase de sânge.
10-20% din celulele cardiace sunt contractile; inlocuire anuală a acestora.
Lipsa de oxigen și nutrienți, stagnare metabolică.
Metablismul aerob este modificat prin glicoliză anaerobă, care reduce funcțiile contractile.
20-40 minute de lipsa de flux sanguin, induce apoptoză celulară.
Remodelare ECM: schimbări in colagen de tip I ↔ colagen de tip III.
Tratament farmacologic si chirurgical pentru limitarea morbidității.
Tendințe: Cardiomioplastie, straturi celulare, geluri injectabile, scaffold-uri.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Acest quiz testează cunoștințele despre aplicațiile și caracteristicile scaffoldurilor în ingineria tisulară, precum și rolul diferitelor biomateriale utilizate. Participanții vor analiza informațiile disponibile și vor răspunde la întrebări legate de proprietățile gelurilor injectabile și procesele de dezvoltare a grefelor de cartilaj.